Исследование фенотипических и цитотоксических свойств эритроидных клеток селезенки при гемопоэз-стимулирующих воздействиях

В последние годы исследования выявили большое разнообразие функций эритроидных клеток, в том числе в модуляции врожденного и адаптивного иммунного ответа. Анемический или гипоксический стресс стимулирует физиологический ответ в виде стрессового эритропоэза, направленного на увеличение доставки кислорода к тканям. При стрессовом эритропоэзе активируются клеткипредшественники и используются механизмы, которые отличаются от стационарного эритропоэза костного мозга. Для рассмотрения роли эритроидных клеток в регуляции гемопоэза были смоделированы гемопоэз-активирующие состояния: химически индуцированная гемолитическая анемия, острая кровопотеря, гипоксия. Серию экспериментов проводили на мышах-гибридах первого поколения CBA C57Bl6. Выделение эритроидных клеток проводили с помощью магнитной сепарации по маркеру CD71. Стадии дифференцировки эритроидных клеток определяли по сочетанию экспрессии маркеров TER-119, CD71 и параметров прямого светорассеяния в популяции как CD45-позитивных, так и CD45-негативных клеток селезенки. Для изучения иммунорегуляторной активности эритроидных клеток мы исследовали опосредованную цитотоксичность спленоцитов против опухолевых клеток линии мышиной меланомы B78 после культивирования с кондиционными средами селезенок после различных гемопоэз-стимулирующих воздействий. При различных гемопоэз-стимулирующих воздействиях происходит реорганизация количественного и качественного состава клеток селезенки в зависимости от компенсаторного механизма для восстановления гомеостаза. Анализ клеточного состава селезенки показал, что при гемопоэз-стимулирующих воздействиях происходит перераспределение популяций c маркером CD45: при гипоксии резко снижается количество CD45-негативных клеток и повышается количество CD45-позитивных клеток. Популяция базофильных эритробластов наименее подвержена количественному изменению при всех гемопоэз-стимулирующих воздействиях. При гипоксии наблюдается наиболее заметное изменение клеточного состава селезенки за счет повышенного накопления CD45-позитивных эритроидных клеток в селезенке. Медиаторы эритроидных клеток селезенки мышей после гипоксии не приводят к усилению цитотоксического проапоптотического действия спленоцитов на опухолевые клетки в отличие от эритроидных клеток нормальной селезенки, селезенки при анемии и кровопотере. Таким образом, именно тканевая гипоксия является процессом, который не только стимулирует эритропоэз, но и приводит к максимальному изменению супрессивных свойств окружающих клеток. Мы предполагаем, что реализация компенсаторных механизмов при исследованных гематопоэз-стимулирующих воздействиях направлена на активацию механизмов врожденного иммунитета и локальной иммуносупресии для предотвращения местного воспаления, накопления питательных веществ и привлечения клеточных элементов в очаг гемопоэза для восстановления гомеостатических функций.

1. Bennett L.F., Liao C., Paulson R.F. Stress erythropoiesis model systems. Methods Mol Biol., 2018, Vol. 1698, pp. 91-102.

2. Bennett L.F., Liao C., Quickel M.D., Yeoh B.S., Vijay-Kumar M., Hankey-Giblin P., Prabhu K.S., Paulson R.F. Inflammation induces stress erythropoiesis through heme-dependent activation of SPI-C. Sci. Signal, 2019, Vol. 12, no. 598, eaap7336.

3. Chen J., Qiao Y.D., Li X., Xu J.L., Ye Q.J., Jiang N., Zhang H., Wu X.Y. Intratumoral CD45+CD71+ erythroid cells induce immune tolerance and predict tumor recurrence in hepatocellular carcinoma. Cancer Lett., Vol. 499, pp. 85-98.

4. Craig W., Poppema S., Little M.T., Dragowska W., Lansdorp P.M. CD45 isoform expression on human haemopoietic cells at different stages of development. Br. J. Haematol., 1994 , Vol. 88 , no. 1 , pp. 24-30.

5. Han Y., Liu Q., Hou J., Gu Y., Zhang Y., Chen Z., Fan J., Zhou W., Qiu S., Zhang Y., Dong T., Li N., Jiang Z., Zhu H., Zhang Q., Ma Y., Zhang L., Wang Q., Yu Y., Li N., Cao X. Tumor-induced generation of splenic erythroblastlike ter-cells promotes tumor progression. Cell, 2018 , Vol. 173, no. 3, pp. 634-648.e12.

6. Hughes A., Dhoot G.K. Dysregulated cancer cell transdifferentiation into erythrocytes is an additional metabolic stress in hepatocellular carcinoma. Tumour Biol., 2018, Vol. 40, no. 11, 1010428318811467. doi: 10.1177/1010428318811467.

7. Mello F.V., Land M.G.P., Costa E.S., Teodósio C., Sanchez M.L., Bárcena P., Peres R.T., Pedreira C.E., Alves L.R., Orfao A. Maturation-associated gene expression profiles during normal human bone marrow erythropoiesis. Cell Death Discov., 2019, Vol. 5, 69. doi: 10.1038/s41420-019-0151-0.

8. Mori Y., Chen J.Y., Pluvinage J.V., Seita J., Weissman I.L. Prospective isolation of human erythroid lineagecommitted progenitors. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2015, Vol. 112, no. 31, pp. 9638-9643.

9. Palazon A., Goldrath A.W., Nizet V., Johnson R.S. HIF transcription factors, inflammation, and immunity. Immunity, 2014, Vol. 41, no. 4, pp. 518-528.

10. Popescu D.M., Botting R.A., Stephenson E., Green K., Webb S., Jardine L., Calderbank E.F., Polanski K., Goh I., Efremova M., Acres M., Maunder D., Vegh P., Gitton Y., Park J.E., Vento-Tormo R., Miao Z., Dixon D., Rowell R., McDonald D., Fletcher J., Poyner E., Reynolds G., Mather M., Moldovan C., Mamanova L., Greig F., Young M.D., Meyer K.B., Lisgo S., Bacardit J., Fuller A., Millar B., Innes B., Lindsay S., Stubbington M.J.T., Kowalczyk M.S., Li B., Ashenberg O., Tabaka M., Dionne D., Tickle T.L., Slyper M., Rozenblatt-Rosen O., Filby A., Carey P., Villani A.C., Roy A., Regev A., Chédotal A., Roberts I., Göttgens B., Behjati S., Laurenti E., Teichmann S.A., Haniffa M. Decoding human fetal liver haematopoiesis. Nature, 2019, Vol. 574, no. 7778, pp. 365-371.

11. Sennikov S.V., Inzhelevskaya T.V., Eremina L.V., Kozlov V.A. Regulation of functional activity of bone marrow hemopoietic stem cells by erythroid cells in mice. Bull. Exp. Biol. Med., 2000, Vol. 130, no. 12, pp. 1159-1161.

12. Sennikov S.V., Injelevskaya T.V., Krysov S.V., Silkov A.N., Kovinev I.B., Dyachkova N.J Zenkov A.N., Loseva M.I., Kozlov V.A. Production of hemo- and immunoregulatory cytokines by erythroblast antigen+ and glycophorin A+ cells from human bone marrow. BMC Cell Biol., 2004, Vol. 5, no. 1, 39. doi: 10.1186/1471-2121-5-39.

13. Sennikov S.V., Krysov S.V., Injelevskaya T.V., Silkov A.N., Kozlov V.A. Production of cytokines by immature erythroid cells derived from human embryonic liver. Eur. Cytokine Netw., 2001, Vol. 12, no. 2, pp. 274-279.

14. Tusi B.K., Wolock S.L., Weinreb C., Hwang Y., Hidalgo D., Zilionis R., Waisman A., Huh J.R., Klein A.M., Socolovsky M. Population snapshots predict early haematopoietic and erythroid hierarchies. Nature, 2018, Vol. 555, no. 7694, pp. 54-60.